分析液压挖掘机液压控制系统

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1、液压挖掘机液压控制系统分析11211李培，杜永良，韩雪，吴文海，柯坚（1.西南交通大学机械工程学院，四川成都610031；2.成都南车隧道装备有限公司，四川成都610100）［摘要］ 针对普通挖掘机液压系统效率较低的情况，分析了目前两种主流节能控制系统（LS系统和LUDV系统）的基本原理和性能。利用AMEsim建立了两种液压控制系统的仿真模型，分析了在流量饱和状态、非饱和状态以及流量控制阀开口变化情况下两种系统的控制性能。为挖掘机液压系统的设计提供了必要的参考和依据。［关键词］ 液压挖掘机；控制系统；负载敏感；LUDV；流量分配［中图分类号］T

2、H137.5［文献标识码］A［文章编号］1001-554X（2011）05-0118-04TheanalysisofhydraulicexcavatorcontrolsystemLIPei，DUYong-liang，HANXue，WUWen-hai，KEJian液压挖掘机的动作复杂，负载变化较大，正1液压控制系统分析常工作时要求液压系统既能保证各工作单元的单1.1LS系统独动作，又要使它们相互配合实现复合动作，以图1所示为LS系统的原理图，2个液压缸的提高工作效率。传统的液压系统无论是采用定量负载压力分别传感到对应的压力补偿阀，通过梭阀泵还是变

3、量泵，总有一部分液压油经溢流阀溢流，将较高的压力PS输入LS控制阀中，控制变量液不仅造成了较大的溢流损失，还会引起系统和元压缸的运动，从而调节液压泵的输出流量。因此件的发热。负载敏感系统(LS)是一个能够按照负LS系统的主要特征是时刻检测负载压力和液压泵载需求来控制泵输出功率的调节系统，在负载敏的输出压力，根据负载的瞬时需求，调整液压泵的感系统中，通过压力补偿阀以及负载传感泵的作输出流量，减少系统的溢流损失，实现系统功率匹用，能使泵的输出压力和流量自动适应负载需求，配的要求。大大减少溢流损失，提高液压系统效率。但是当如图1所示，在加上压力补偿阀

4、6、7后，流各工作装置所受的负载压力不相同，且泵的供油量控制阀的压差为流量不充足时，负载敏感系统经常出现轻载荷工F弹簧作装置“抢占”重载荷工作装置的液压油流量的ΔP=P1−P2=≈CA现象，致使复合动作难于实现。负载独立流量分式中ΔP——流量控制阀压差；配系统(LUDV)解决了负荷传感系统中所存在的2ΔP1()Q=CA=fAP1——1压力1补1偿阀ρ阀后压力1；问题，在LUDV系统中，当泵提供流量不足时，P2——流量控制阀阀后压力；各执行机构的工作速度会降低，由于所有阀口上的压差一致，因此各执行机构工作速度之间比例F弹簧——压力补2偿Δ阀P2弹

5、簧压力；Q=CA=f()AA——2压力补2偿2阀作用面积2；ρ关系保持不变。C——常数。本文简要分析了LS控制系统与LUDV控制系LS系统的压差基本恒定，对于单个用户而言，统原理与性能，利用AMEsim建立了两种控制系统的仿真模型，分析了在负载变化时和流量控制阀［收稿日期］2010-12-07开口变化时两种系统的流量分配曲线，直观地说明［通讯地址］李培，四川省成都市二环路北一段111号西南了两种控制系统的性能。交通大学812号信箱118其负载特性较好，并且在饱和状态下流量控制精度Ak——压力补偿阀6、7作用面积；较高，有很好的复合控制性。Fk—

6、—压力补偿阀6、7弹簧压力。2121337456768458LS控制阀LS控制阀1010991、2.负载液压缸3.梭阀4、5.流量控制阀6、7.压力1、2.负载液压缸3.梭阀4、5.流量控制阀6、7.压力补偿阀8.LS控制阀9.变量液压缸10.变量泵补偿阀8.LS控制阀9.变量液压缸10.变量泵图1LS系统原理图图2LUDV系统原理图1.2LUDV系统因为弹簧刚度很小，所以Fk很小，即Pi基本LUDV系统中的压力补偿阀是基于比例溢流相等。由式（1）可得原理，最高负荷压力作为比例控制信号传递给所有ΔP1≈ΔP2≈K≈Pp-Pi（2）的压力补偿阀，

7、同时负荷传感控制器也在最高负荷式中Pp——泵的出口压力；压力的作用下对液压泵的排量进行控制，使泵的输ΔPi——流量控制阀的压力损失；出压力比最高负荷压力高一个固定值，这样所有的K——固定常数。多路阀阀口的压降都被控制在同一值。当泵出现供F从式中可Δ看P出=，P所−P有=节F流弹簧环≈节C（即所有多路ΔP=P1−P2=弹簧≈C油不足的现象，即使执行机构的速度会下降，由于12A阀的开口前后）的压差都相等A。则流经两阀的流量所有阀口的压降是一致的，因此各工作机构的速度2ΔPQ=CA2ΔP1=f()A还会按阀的开口面积保持比例关系，从而保证挖掘Q1=C

8、1A11=f()A1（3）111ρ1ρ机动作的准确性。如图2所示，LUDV系统将压力补偿阀设置2ΔP2Q=CA2ΔP2=f()A（4）在流量控制阀之后